Em qualquer motor a pistão moderno existem peças que garantem a estanqueidade da câmara de combustão e a lubrificação dos cilindros - anéis de pistão.Leia tudo sobre anéis de pistão, seus tipos existentes, características de projeto e operação, bem como a correta seleção e substituição de anéis no artigo proposto.
O que são anéis de pistão?
Anéis de pistão - partes do grupo cilindro-pistão (CPG) de um motor de combustão interna;anéis metálicos removíveis montados em pistões para vedar a câmara de combustão, reduzir as perdas de óleo do motor e minimizar a quantidade de gases de escape que entram no cárter.
Para a operação normal de um motor de combustão interna a pistão, é extremamente importante que uma pressão superior a um determinado nível mínimo seja criada na câmara de combustão no final do curso de compressão (quando o pistão atinge o ponto morto superior) - este parâmetro é denominado compressão.Para motores a gasolina, a compressão está na faixa de 9 a 12 atmosferas; para unidades a diesel, esse parâmetro é de 22 a 32 atmosferas.Para atingir a compressão necessária, é necessário garantir a vedação da câmara de combustão - esse problema é resolvido pelos anéis de pistão.
Os anéis de pistão desempenham diversas funções importantes:
● Vedação da câmara de combustão - o tamanho do anel é selecionado exatamente de acordo com o diâmetro interno do cilindro, o que evita a passagem de gases da câmara de combustão para o cárter;
● Redução das forças de atrito - a área de atrito dos anéis nas paredes do cilindro é bem menor que a área do pistão, o que reduz as perdas por atrito das peças CPG;
● Compensação da dilatação térmica dos materiais CPG - os pistões e cilindros são feitos de diversas ligas com diferentes coeficientes de dilatação térmica, a introdução de anéis evita o travamento dos pistões e alterações na compressão quando a temperatura do motor sobe e desce;
● Lubrificação das paredes do cilindro e retirada do excesso de óleo (o que impede sua entrada nas câmaras de combustão e reduz a perda de óleo por desperdício) - anéis de desenho especial garantem a retirada do excesso de óleo das paredes do cilindro formado durante o funcionamento do motor, mas deixe a película de óleo necessária para reduzir o atrito;
● Resfriamento das paredes do pistão - parte do calor do pistão é removido para as paredes do cilindro através dos anéis.
É fácil perceber que os anéis de pistão desempenham um papel crucial no funcionamento do CPG e no funcionamento de toda a unidade de potência.Eventuais avarias e desgaste dos anéis manifestam-se pela perda de potência do motor e pela deterioração geral do seu funcionamento, pelo que estas peças devem ser substituídas.Mas antes de comprar ou encomendar novos anéis, você deve entender os tipos existentes dessas peças, seu design e características de trabalho.
Pistão e anéis de pistão
Tipos, design e princípio de funcionamento dos anéis de pistão
Dois tipos de anéis são instalados em um pistão:
● Compressão (superior);
● Raspadores de óleo (inferiores).
Todos os anéis estão localizados em ranhuras transversais (ranhuras) de perfil retangular, feitas mais próximas da cabeça do pistão.Anéis de diferentes tipos diferem em design e finalidade.
Os anéis de compressão fornecem vedação da câmara de combustão, um, dois ou três anéis podem ser instalados em um pistão (um em motores de combustão interna de dois tempos de motocicletas, dois na maioria dos motores modernos de quatro tempos, três em alguns motores a diesel), eles estão localizados na parte superior do pistão.Estruturalmente, os anéis de compressão são muito simples: trata-se de um anel metálico destacável, cujo corte é feito em forma de fechadura simples (reta, oblíqua) ou complexa, em alguns anéis da fechadura existe uma reentrância para rolha.A trava possui uma pequena folga (vários micrômetros), que serve para compensar a dilatação térmica da peça durante o funcionamento do motor.
Os anéis são feitos de aço ou ferro fundido especial, sua superfície externa (de trabalho) pode ter um perfil diferente:
● Plano simples - neste caso o anel tem seção retangular ou seção em forma de quadrilátero irregular;
● Raio (em forma de barril) - a superfície externa do anel é um arco de círculo de grande raio;
● Com chanfro - é feito um chanfro de pequena altura na superfície externa;
● Anéis "Minuto" - a superfície externa tem uma inclinação para o topo, o ângulo de inclinação é de várias dezenas de minutos de arco, daí o nome dos anéis.
O perfil plano possui anéis de compressão superiores, que são forçados a trabalhar em altas temperaturas e pressões em condições de lubrificação insuficiente.Para reduzir o desgaste, a superfície de trabalho da peça é cromada, fosfatada, estanhada ou tratada de outra forma.Tal anel adere completamente ao espelho do cilindro durante a operação, proporcionando vedação e remoção de calor do pistão.
Os anéis inferiores geralmente apresentam um perfil mais complexo.Os anéis do cilindro têm menos resistência ao atrito, mantendo um grau suficiente de vedação.Os anéis "minutos", devido à inclinação da superfície de trabalho, reduzem as forças de atrito: quando o pistão se move para baixo (no curso de trabalho), o anel desliza ao longo do espelho do cilindro com sua borda pontiaguda, e ao subir, o anel é espremido para fora do espelho do cilindro devido à cunha de óleo resultante.
Os anéis raspadores de óleo garantem a correta distribuição da película de óleo sobre a superfície do cilindro e evitam que o óleo entre na câmara de combustão (retire-o do espelho do cilindro).Apenas um anel é usado em um pistão, essas peças não estão nos pistões dos motores de dois tempos (já que o óleo é adicionado diretamente na gasolina).Normalmente, os anéis raspadores de óleo têm um design composto, que inclui os próprios anéis e expansores.
Anéis de pistão e seu esquema de ação
Os anéis raspadores de óleo são:
● Peça única - um anel em forma de U voltado da base para o pistão.Na base existe uma série de orifícios redondos ou alongados por onde é feita a drenagem do óleo;
● Composto - são utilizados dois anéis finos (divididos), entre os quais existe um elemento espaçador.
Os elementos espaçadores são:
● Radial - proporciona pressão dos anéis na parede do cilindro;
● Axial - utilizado somente em conjunto com anéis compósitos, proporciona desaperto dos anéis;
● Tangencial - elementos espaçadores combinados, proporcionam expansão simultânea dos anéis e sua pressão contra a parede do cilindro.
Os elementos espaçadores são molas planas ou helicoidais embutidas entre ou sob os anéis, apenas uma ou duas molas de vários tipos podem ser usadas no anel raspador de óleo.
O anel raspador de óleo é pressionado contra a parede do cilindro e, devido ao seu design, garante a remoção do excesso de película de óleo.O óleo coletado entra na ranhura através dos orifícios do anel, de onde drena para o cárter do motor através dos orifícios na parede do pistão.Ao mesmo tempo, parte do óleo permanece na forma de uma fina película de óleo na parede do cilindro, o que reduz o atrito em todo o CPG.
Como escolher e substituir anéis de pistão
Durante a operação do motor, os anéis de pistão estão sujeitos a cargas mecânicas e térmicas significativas, o que leva ao seu desgaste gradual e perda de desempenho.À medida que os anéis se desgastam, eles deixam de desempenhar suas funções, o que leva à diminuição da compressão, infiltração de gases no cárter e óleo na câmara de combustão.Também um problema sério é a “coqueificação” dos anéis (bloqueio devido ao acúmulo de depósitos de carbono nas ranhuras do pistão).Como resultado, o motor perde potência e resposta do acelerador, o escapamento adquire uma tonalidade cinza ou mesmo preta característica e o consumo de combustível e óleo aumenta.Quando esses sinais aparecem, é necessário diagnosticar o motor - verificar a compressão, inspecionar as velas e algumas outras peças.Se a compressão for muito baixa, as velas respingarem óleo e houver problemas com o funcionamento da unidade de potência, os anéis do pistão deverão ser substituídos.
Para substituição, você deve escolher anéis apenas dos tipos e números de catálogo fornecidos para este motor específico.Deve-se ter em mente que após realizar uma grande revisão do motor com cilindros perfurados, é necessário utilizar anéis de reparo de tamanho adequado para pistões novos.
A substituição dos anéis deve ser realizada de acordo com as instruções para reparo da unidade motriz.Em geral, este trabalho requer a desmontagem do motor e o rebaixamento dos pistões.Os anéis antigos são removidos e as ranhuras são cuidadosamente limpas.Os novos anéis devem ser colocados de acordo com as instruções das marcas “Top” ou “Up” neles.Na instalação dos anéis, são verificadas as folgas entre a superfície lateral da peça e a parede da ranhura do pistão, bem como na trava do anel inserido no cilindro.Todas as folgas devem estar dentro dos limites estabelecidos para o motor.Os anéis são localizados no pistão de forma que suas travas não fiquem na mesma linha e não caiam no eixo dos orifícios dos dedos - é assim que se forma um labirinto que impede a saída de gases da câmara de combustão.
Ao montar um pistão com anéis novos no cilindro, deve-se usar um mandril especial que pressione os anéis contra o pistão.Após a troca dos anéis do pistão, é recomendável rodar o motor - não superestime a velocidade nos primeiros 800-1000 km e carregue o motor na metade da potência, ao final do amaciamento deve-se trocar o óleo do motor .
Com a escolha e substituição corretas dos anéis de pistão, o motor recuperará sua potência anterior e funcionará com segurança em todos os modos.
Horário da postagem: 13 de julho de 2023